Месяц назад корейские исследователи получили прочные и эластичные аэрогели, использовав «модный» графен. А теперь и НАСА подтянулось, объявив о сходных результатах — правда, полученных куда более дешёвым способом.

Большинство попыток упрочнения аэрогеля основывается на нанесении на его поверхность слоя полимера, равномерно распределяющего нагрузку на более значительный участок материала, самогó по себе слишком неплотного и неэластичного, чтобы эффективно распределять внешние силы.

Размеры пор начинаются с 10 нм, что обусловливает исключительные теплоизоляционные свойства материала. Кроме того, ему нипочём вес авто, пусть даже и Smarta'а. (Здесь и ниже фото NASA.)

Да вот только такие методы дороги и затратны по времени, а полимеры, наносимые на поверхность, редко могут выдерживать значительные температуры. А ведь аэрогели тем и хороши, что являются фантастически эффективными теплоизоляторами. Вместо этого группа разработчиков из НАСА под руководством Мэри Энн Б. Мидор попробовала изготовить из полимерного материала… собственно аэрогель.

Полиимиды вроде того же каптона могут выдерживать нагрев от абсолютного нуля до +400 ˚C и при этом имеют высокую температуру стеклования. Так почему бы на их базе не создать аэрогель? Увы, традиционные методы производства аэрогелей для этого не подходят. Когда гель на основе полиимида обезвоживается, его размеры очень сильно сокращаются, давая слишком плотный материал с соответственно более высокой теплопроводностью.

Чтобы обойти проблему, в НАСА сочетали линейный полиимид со связующим для создания трёхмерного ковалентного полимера. Когда такая смесь была подвергнута сверхкритическому нагреву (операции, которая и превращает гель в аэрогель), выяснилось, что готовый продукт обладает плотностью в 0,14 г/см³ и имеет 90% пористости. Пористость, конечно, не рекордная, а плотность высоковата для нормальных аэрогелей, но финальная теплопроводность попала во вполне приемлемый диапазон.

Аэрогель настолько прочен, что его можно многократно изгибать и мять. Без малейшей потери качеств.

Главное: новый класс аэрогелей на полиимидной основе обещает быть относительно недорогим в производстве, в отличие от упомянутого выше продукта с графеновым покрытием. А сопротивление сжатию в 100 раз превосходит лучшие показатели существующих аэрогелей, при прочности в 500 раз более высокой, чем у аэрогелей на базе диоксида кремния.

Перспективы, по мнению разработчиков, у нового материала «огромные». Тонкая одежда с теплопроводностью шубы (из баргузинского соболя?), теплоизоляция труб, домов (нам говорят, что 6 мм такого вещества «равны» 76 мм стекловаты), палатки, грелки, спальные мешки — в общем, спектр применения едва ли не космический. Ну а пока, до полной отладки техпроцесса производства новинки (и калькуляции его конвейерной стоимости), НАСА хочет ограничиться изготовлением абляционного теплового щита — по образцу пластикового SpaceX'овского, «только прочнее и более термостойкого». За счёт, понятно, новейшей аэрогелевой основы.

Подготовлено по материалам НАСА.

Источник